Страница 97 - гдз по химии 7 класс учебник Еремин, Дроздов

Для чего отделяют вещества друг от друга? Всегда ли это необходимо?

Для чего отделяют вещества друг от друга?

Вещества отделяют друг от друга, то есть разделяют смеси, для того чтобы выделить из них отдельные чистые вещества или группы веществ. В природе вещества редко встречаются в чистом виде, чаще всего они являются компонентами смесей (например, воздух, морская вода, нефть, руды металлов). Разделение необходимо по нескольким основным причинам:

1. Получение веществ с определёнными свойствами. Чистые вещества обладают постоянными физическими и химическими свойствами (температура плавления, плотность, реакционная способность и т.д.). Для многих промышленных процессов, научных исследований и производства продуктов (например, лекарств, полупроводников для электроники, химических реактивов) требуется именно чистое вещество, так как примеси могут кардинально изменить его свойства или сделать его непригодным для использования. Примером может служить получение чистого алюминия из бокситовой руды, сахара из сахарной свеклы или дистиллированной воды из обычной.

2. Удаление вредных или нежелательных компонентов. Часто целью разделения является не получение чистого вещества, а очистка смеси от примесей. Классический пример – очистка питьевой воды от механических загрязнений, растворенных солей и микроорганизмов. Другой пример – очистка промышленных газов от вредных выбросов перед их попаданием в атмосферу.

3. Анализ состава смеси. В аналитической химии разделение смесей (например, с помощью хроматографии) является ключевым этапом для определения качественного и количественного состава исследуемого образца. Это важно для контроля качества продукции, экологического мониторинга, медицинской диагностики и криминалистики.

Ответ: Вещества отделяют друг от друга для получения чистых компонентов с определёнными свойствами, для удаления вредных или ненужных примесей, а также для анализа состава смеси.

Всегда ли это необходимо?

Нет, разделение веществ необходимо далеко не всегда. Более того, многие материалы, которые мы используем в повседневной жизни и технике, являются смесями, и их ценность заключается именно в уникальных свойствах, возникающих при сочетании нескольких компонентов. В таких случаях разделение смеси не только не нужно, но и нецелесообразно.

Вот несколько примеров, когда используются именно смеси:

1. Сплавы. Металлические сплавы, такие как сталь (смесь железа с углеродом), бронза (смесь меди с оловом) или дюралюминий (смесь алюминия с медью, магнием и марганцем), обладают гораздо лучшими механическими свойствами (прочностью, твердостью, коррозионной стойкостью), чем их чистые компоненты.

2. Продукты питания. Большинство блюд и напитков (суп, салат, молоко, сок, чай) представляют собой сложные смеси веществ, и именно их сочетание определяет вкус, аромат и питательную ценность.

3. Строительные материалы. Бетон (смесь цемента, песка, щебня и воды) или стекло (смесь оксида кремния с оксидами других металлов) – это важнейшие конструкционные материалы, являющиеся смесями.

4. Природные смеси. Воздух, которым мы дышим, является смесью газов (азот, кислород, аргон и др.). Почва – сложная смесь минеральных и органических веществ.

5. Бытовая химия и косметика. Моющие средства, духи, кремы – всё это многокомпонентные смеси, разработанные для выполнения определённых функций.

Таким образом, необходимость разделения веществ определяется конкретной задачей. Если требуется чистое вещество или нужно избавиться от примесей – разделение необходимо. Если же полезными являются свойства самой смеси – её используют без разделения.

Ответ: Нет, разделение веществ необходимо не всегда. Многие смеси, такие как сплавы, продукты питания, воздух, строительные материалы, используются именно в виде смесей, так как их свойства в таком виде являются полезными и востребованными.

1. Что называют фильтрованием?

Решение

Фильтрование (или фильтрация) — это физико-механический процесс разделения неоднородных смесей, который позволяет отделить твердые частицы от жидкостей или газов. Этот метод основан на использовании специальной пористой перегородки, называемой фильтром.

Принцип работы фильтрования заключается в следующем: разделяемую смесь пропускают через фильтр. Фильтр имеет поры определенного размера. Частицы жидкой или газообразной фазы (например, молекулы воды или воздуха) значительно меньше этих пор, поэтому они свободно проходят сквозь фильтр. Твердые же частицы, размер которых больше размера пор фильтра, задерживаются на его поверхности.

В результате процесса фильтрования исходная смесь разделяется на две фракции: фильтрат — это жидкость или газ, прошедшие через фильтр, и осадок — это твердые частицы, которые остались на фильтре.

Фильтрование широко применяется как в быту, так и в науке и промышленности. Например, в быту это заваривание чая в пакетике (пакетик выступает в роли фильтра), использование фильтра для очистки питьевой воды и работа пылесоса, где фильтр задерживает пыль. В химии фильтрование используют для отделения полученного в ходе реакции осадка от раствора с помощью лабораторной воронки и фильтровальной бумаги. В технике примерами служат воздушные и масляные фильтры в двигателях внутреннего сгорания и системы очистки промышленных выбросов в атмосферу.

Ответ:

Фильтрованием называют процесс разделения неоднородных смесей, состоящих из твердых частиц и жидкости (или газа), путем их пропускания через пористый материал (фильтр), который задерживает твердые частицы, но пропускает жидкость или газ.

2. Из каких материалов изготавливают фильтры?

Фильтры изготавливают из широкого спектра материалов, выбор которых зависит от назначения фильтра, типа фильтруемой среды (жидкость или газ), размера задерживаемых частиц, химической стойкости, температуры и других условий эксплуатации. Все материалы для фильтров можно условно разделить на несколько основных групп.

Природные и органические материалы:

• Бумага и целлюлоза: Один из самых распространенных материалов. Используется в бытовых кофейных фильтрах, масляных, воздушных и топливных фильтрах для автомобилей, а также в лабораторной практике (фильтровальная бумага).
• Ткани (хлопок, шерсть): Применяются для изготовления тканевых фильтров для пылесосов, систем вентиляции, а также в качестве простейших фильтров для воды и пищевых продуктов.
• Активированный уголь: Производится из древесины, скорлупы кокосовых орехов или угля. Обладает высокой пористостью и адсорбционной способностью, благодаря чему эффективно удаляет из воды и воздуха органические соединения, хлор, неприятные запахи и привкусы. Широко используется в бытовых фильтрах для воды и очистителях воздуха.
• Песок, гравий, диатомит (кизельгур): Применяются в системах очистки воды в больших масштабах (например, на станциях водоподготовки) для удаления взвешенных частиц. Диатомит используется в фильтрах для бассейнов и в пищевой промышленности (фильтрация пива, вина).

Синтетические полимеры (пластики):

• Полипропилен: Обладает хорошей химической стойкостью и прочностью. Из него делают картриджи для фильтров воды, нетканые материалы (спанбонд, мельтблаун) для медицинских масок, респираторов и воздушных фильтров.
• Полиэстер (лавсан): Используется в воздушных фильтрах для систем вентиляции и кондиционирования, а также для фильтрации жидкостей.
• Нейлон: Применяется для изготовления сеток и мембран с очень мелкими порами для тонкой фильтрации в медицине и лабораториях.
• Фторопласт (политетрафторэтилен, тефлон): Отличается высочайшей химической стойкостью, используется для фильтрации агрессивных химических веществ.

Керамика:

• Пористая керамика: Используется в фильтрах для воды, в том числе туристических. Керамические фильтры способны задерживать бактерии и мельчайшие частицы благодаря очень маленькому размеру пор.

Металлы:

• Сетки из нержавеющей стали: Применяются в качестве фильтров грубой очистки, которые можно многократно промывать и использовать повторно. Их можно найти в бытовой технике (кофеварки, посудомоечные машины), гидравлических системах и в промышленности.
• Спеченные металлические порошки: Создают пористую структуру, способную выдерживать высокие температуры и давление. Используются в химической и нефтегазовой промышленности.

Стекло:

• Стекловолокно: Основной компонент высокоэффективных фильтров HEPA (High-Efficiency Particulate Air), которые способны улавливать до 99.97% частиц размером 0.3 микрона. Такие фильтры применяются в пылесосах, очистителях воздуха, в «чистых комнатах» на производстве и в медицинских учреждениях.
• Спеченное (пористое) стекло: Используется в лабораторном оборудовании (фильтры Шотта) для фильтрации химических реактивов.

Ответ: Фильтры изготавливают из разнообразных материалов, включая бумагу, ткани, активированный уголь, синтетические полимеры (например, полипропилен), керамику, металлы (например, нержавеющую сталь) и стекловолокно, в зависимости от их конкретного применения и требуемой степени очистки.

3. Расскажите об использовании фильтров в вашей квартире.

В современной квартире фильтры играют важную роль, обеспечивая чистоту воды и воздуха, что напрямую влияет на здоровье и комфорт жильцов. Использование фильтров можно разделить на несколько основных категорий.

Водопроводная вода редко бывает идеального качества, поэтому для её очистки применяются различные системы фильтрации. Их основная задача — удалить механические примеси, хлор, тяжелые металлы, бактерии и улучшить вкус и запах воды.

Фильтры грубой очистки (магистральные): Это первые фильтры, которые устанавливаются на входе водопроводных труб в квартиру. Их задача — задерживать крупные механические примеси: ржавчину, песок, окалину. Они защищают сантехнику, смесители и бытовую технику (стиральные, посудомоечные машины) от засорения и преждевременного износа.

Фильтры для питьевой воды: Устанавливаются непосредственно на кухне для доочистки воды, используемой для питья и приготовления пищи. Существует несколько популярных видов:
- Фильтр-кувшин: Самый простой и мобильный вариант. Вода самотеком проходит через сменный картридж, который обычно содержит активированный уголь для удаления хлора и органических соединений, а также ионообменную смолу для умягчения воды.
- Проточный фильтр под мойку: Система из нескольких колб со сменными картриджами, которая монтируется под раковиной. Она обеспечивает более глубокую и быструю очистку (механическую, сорбционную, ионообменную) и подает очищенную воду через отдельный кран.
- Система обратного осмоса: Наиболее эффективный метод очистки, удаляющий до 99% всех примесей, включая бактерии, вирусы и растворенные соли. Вода под давлением проходит через специальную полупроницаемую мембрану. Такие системы также устанавливаются под мойку и обеспечивают воду, по чистоте близкую к дистиллированной.

Качество воздуха в городских квартирах часто оставляет желать лучшего из-за пыли, выхлопных газов, аллергенов и прочих загрязнителей. Для его очистки также используются фильтры в различных устройствах.

Фильтры в бытовой технике:
- Кондиционер: В каждом кондиционере есть сетчатый фильтр грубой очистки, задерживающий пыль и шерсть животных. В более продвинутых моделях могут быть установлены угольные, электростатические или фотокаталитические фильтры для тонкой очистки и устранения запахов.
- Кухонная вытяжка: Оснащается жироулавливающим фильтром (чаще всего многоразовой металлической сеткой), который задерживает частицы жира и копоти. Если вытяжка работает в режиме рециркуляции (без отвода в вентиляцию), в ней также используется сменный угольный фильтр для поглощения запахов.
- Пылесос: Современные пылесосы имеют многоступенчатую систему фильтрации. Предмоторный фильтр защищает двигатель, а выходной (часто HEPA-фильтр) улавливает мельчайшие частицы пыли, пыльцу, споры грибов и другие аллергены, не давая им вернуться обратно в воздух помещения.

Очистители и увлажнители воздуха: Это отдельные приборы, предназначенные для улучшения качества воздуха. Очистители обычно комбинируют несколько типов фильтров: предварительный, HEPA-фильтр и угольный фильтр для комплексной очистки. В увлажнителях фильтры (деминерализующие картриджи) предотвращают появление белого налета на мебели.

Фильтры в системах вентиляции: В квартирах с современной приточной вентиляцией или рекуператорами устанавливаются фильтры, которые очищают воздух, поступающий с улицы, от пыли, пыльцы растений и промышленных выбросов.

Ответ: В типичной квартире используется целый ряд фильтров для создания здоровой и комфортной среды. К ним относятся: фильтры для воды (магистральные фильтры грубой очистки для защиты техники и сантехники; кухонные фильтры для питьевой воды — кувшины, проточные системы или системы обратного осмоса для удаления хлора, тяжелых металлов и прочих примесей) и фильтры для воздуха. Последние встроены во многие устройства: в кондиционерах они задерживают пыль, в кухонных вытяжках — жир и запахи, а в пылесосах (особенно HEPA-фильтры) — мельчайшие аллергены. Дополнительно могут применяться специализированные устройства, такие как очистители воздуха с многоступенчатой фильтрацией, и фильтры в системах приточной вентиляции для очистки уличного воздуха.

4. Можно ли с помощью фильтра очистить :

а) чай от растворённого в нём сахара;

б) чай от плавающих в нём чаинок?

а) чай от растворённого в нём сахара

Фильтрование — это физический метод разделения неоднородных смесей, который позволяет отделить твёрдые нерастворимые частицы от жидкости или газа. В чае с сахаром мы имеем дело с однородной смесью, или истинным раствором. Сахар (сахароза) распадается на отдельные молекулы и равномерно распределяется в объёме воды. Размеры молекул сахара и воды сопоставимы и чрезвычайно малы. Поры любого обычного фильтра (бумажного, тканевого, металлического ситечка) на много порядков больше размеров этих молекул. Следовательно, при прохождении через фильтр и молекулы воды, и молекулы сахара беспрепятственно пройдут сквозь его поры. Разделить их таким образом невозможно.

Ответ: нет, с помощью фильтра очистить чай от растворённого в нём сахара нельзя.

б) чай от плавающих в нём чаинок

Чай с плавающими в нём чаинками является неоднородной (гетерогенной) смесью. В этой смеси твёрдые частицы (чаинки) не растворены, а находятся во взвешенном состоянии в жидкости (заваренном чае). Размеры чаинок достаточно велики, чтобы они могли быть задержаны порами фильтра. Когда такая смесь проходит через фильтр (например, чайное ситечко), жидкость свободно проходит через отверстия, а твёрдые чаинки остаются на поверхности фильтра. Таким образом, метод фильтрования идеально подходит для очистки чая от чаинок.

Ответ: да, с помощью фильтра можно очистить чай от плавающих в нём чаинок.

5. Смесь поваренной соли и медной стружки массой 50 г размешали в 1 л воды и профильтровали. На фильтре осела стружка массой 10 г. Найдите массовую долю соли в фильтрате.

Дано:

Масса смеси (поваренная соль + медная стружка), $m_{смеси} = 50 \text{ г}$
Объем воды, $V_{H_2O} = 1 \text{ л}$
Масса медной стружки, $m_{меди} = 10 \text{ г}$

Найти:

Массовую долю соли в фильтрате, $\omega_{соли} - ?$

Решение:

1. Исходная смесь состоит из поваренной соли (которая растворяется в воде) и медной стружки (которая не растворяется). При фильтровании вся медная стружка остается на фильтре, а раствор соли проходит через него. Таким образом, масса меди в начальной смеси равна 10 г. Найдем массу соли в смеси:

$m_{соли} = m_{смеси} - m_{меди} = 50 \text{ г} - 10 \text{ г} = 40 \text{ г}$

2. Эта соль полностью растворяется в воде и образует фильтрат. Масса соли в фильтрате равна 40 г. Фильтрат — это раствор, состоящий из воды (растворитель) и соли (растворенное вещество). Найдем массу воды, приняв ее плотность за $1000 \text{ г/л}$ (или $1 \text{ г/мл}$).

$m_{H_2O} = V_{H_2O} \times \rho_{H_2O} = 1 \text{ л} \times 1000 \frac{\text{г}}{\text{л}} = 1000 \text{ г}$

3. Общая масса фильтрата (раствора) равна сумме массы воды и массы растворенной соли:

$m_{фильтрата} = m_{H_2O} + m_{соли} = 1000 \text{ г} + 40 \text{ г} = 1040 \text{ г}$

4. Массовая доля соли в фильтрате ($\omega_{соли}$) вычисляется как отношение массы соли к общей массе фильтрата.

$\omega_{соли} = \frac{m_{соли}}{m_{фильтрата}} = \frac{40 \text{ г}}{1040 \text{ г}} = \frac{4}{104} = \frac{1}{26} \approx 0.03846$

Для выражения в процентах, умножим полученное значение на 100%:

$\omega_{соли} (\%) = \frac{1}{26} \times 100\% \approx 3.85\%$

Ответ: массовая доля соли в фильтрате составляет $\frac{1}{26}$, или примерно $3.85\%$.

Лабораторный опыт 3

Разделение смеси песка и поваренной соли фильтрованием

Получите у учителя смесь речного песка и поваренной соли. Перенесите ее в стакан, наполните его наполовину водой и перемешивайте стеклянной палочкой до полного растворения кристаллов соли.

Приготовьте фильтр. Для этого отрежьте от листа фильтровальной бумаги квадрат со стороной примерно 10 см, сложите его пополам (1), затем еще раз пополам (2) и срежьте по дуге угол (3), как это показано на рисунке 69. Возьмите стеклянную воронку, вложите в нее приготовленный фильтр и расправьте его, прижав к стенкам воронки (4).

Для лучшего прилегания к стенкам фильтр можно смочить несколькими каплями воды. Поместите воронку в горло колбы или стеклянной бутыли. Теперь все готово к фильтрованию. Хорошо перемешав содержимое стакана, перенесите взвесь на фильтр. Удобно наливать жидкость по стеклянной палочке, которую держат рукой за верхний конец, прижав к носику стакана, опустив нижний конец палочки в воронку (рис. 70). Обратите внимание, что песчинки остаются на фильтре,

Рис. 69. Изготовление фильтра

а прозрачный раствор просачивается сквозь фильтровальную бумагу в колбу. Таким образом, мы отделили песок от поваренной соли. Полученный в колбе раствор соли (его называют фильтрат, т. е. раствор, прошедший через фильтр) вылейте в широкую фарфоровую чашку и оставьте в теплом месте до следующего занятия.

Для разделения смеси речного песка и поваренной соли, которая является гетерогенной (неоднородной), необходимо последовательно применить несколько физических методов. Эти методы основаны на различиях в физических свойствах компонентов смеси: растворимости в воде и летучести.

1. Растворение

Первый этап заключается в добавлении к смеси воды и последующем перемешивании. Поваренная соль (химическая формула $NaCl$) является хорошо растворимым в воде веществом, в то время как речной песок (основной компонент — диоксид кремния, $SiO_2$) в воде не растворяется. При перемешивании соль растворяется, образуя водный раствор, а нерастворимый песок образует с этим раствором взвесь, называемую суспензией.

Ответ: В результате растворения получена суспензия, состоящая из твердых частиц песка, распределенных в водном растворе поваренной соли.

2. Фильтрование

Для отделения нерастворимого песка от раствора соли используется метод фильтрования. Смесь пропускают через бумажный фильтр, установленный в стеклянной воронке. Поры фильтровальной бумаги достаточно малы, чтобы задержать частицы песка, но при этом пропускают молекулы воды и ионы растворенной соли. Таким образом, песок (осадок) остается на фильтре, а прозрачный раствор поваренной соли (фильтрат) проходит сквозь фильтр и собирается в колбе-приемнике.

Ответ: В результате фильтрования смесь разделена на два компонента: чистый песок, оставшийся на фильтре, и фильтрат — водный раствор поваренной соли.

3. Выпаривание

Чтобы выделить поваренную соль из полученного фильтрата, применяют метод выпаривания. Фильтрат переливают в широкую термостойкую посуду (например, фарфоровую чашку) и нагревают или оставляют в теплом месте на длительное время. Вода, обладая высокой летучестью (то есть способностью легко испаряться), покидает раствор, переходя в газообразное состояние. Поваренная соль, являясь нелетучим кристаллическим веществом, остается на дне и стенках чашки.

Ответ: В результате выпаривания воды из раствора получена чистая поваренная соль в виде кристаллов.

Какие существуют способы нагревания веществ?

Нагревание вещества — это процесс увеличения его внутренней энергии, который обычно проявляется в виде повышения температуры. Существует несколько фундаментальных способов, которыми можно нагреть вещество.

1. Теплопроводность

Это процесс передачи тепловой энергии от более нагретых частей тела к менее нагретым вследствие теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, ионов, электронов). Теплопроводность происходит при непосредственном контакте тел или внутри одного тела. Особенно хорошо этот механизм работает в твердых телах, в частности в металлах, где свободные электроны эффективно переносят энергию. В жидкостях и газах теплопроводность выражена значительно слабее. Пример: нагревание ручки металлической ложки, опущенной в стакан с горячим чаем.

Ответ: Нагревание вещества при прямом контакте за счет передачи энергии между его частицами.

2. Конвекция

Этот способ передачи тепла характерен для жидкостей и газов. Нагревание происходит путем переноса энергии потоками самого вещества. При нагревании нижние слои жидкости или газа расширяются, их плотность уменьшается, и под действием силы Архимеда они поднимаются вверх. На их место опускаются более холодные и плотные верхние слои. Этот процесс циркуляции называется конвекцией. Примеры: кипение воды в чайнике, работа систем водяного отопления, возникновение ветров в атмосфере.

Ответ: Нагревание вещества путем переноса энергии потоками (струями) жидкости или газа.

3. Излучение (тепловое излучение)

Это перенос энергии в виде электромагнитных волн, которые испускают все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля. Интенсивность и спектральный состав излучения зависят от температуры тела. В отличие от теплопроводности и конвекции, для излучения не требуется среда-посредник, оно может распространяться и в вакууме. Любое тело не только излучает, но и поглощает энергию. Если тело поглощает больше энергии, чем излучает, оно нагревается. Пример: тепло, которое мы ощущаем от Солнца, костра или раскаленной печи.

Ответ: Нагревание вещества путем поглощения им энергии электромагнитного излучения.

4. Совершение механической работы

Внутреннюю энергию тела, а следовательно, и его температуру, можно увеличить, совершив над ним механическую работу. Это может происходить разными путями, например, за счет трения (при трении ладоней друг о друга они нагреваются) или деформации (при быстром и многократном сгибании проволоки место сгиба нагревается; при резком сжатии газа его температура растет, что можно наблюдать при работе насоса).

Ответ: Нагревание вещества в результате преобразования механической энергии во внутреннюю при трении, ударе или деформации.

5. Превращение электрической энергии в тепловую

При прохождении электрического тока через проводник его внутренняя энергия увеличивается, и он нагревается. Это явление описывается законом Джоуля-Ленца, согласно которому количество выделившейся теплоты $Q$ прямо пропорционально квадрату силы тока $I$, сопротивлению проводника $R$ и времени прохождения тока $t$: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$. Этот принцип лежит в основе работы большинства электрических нагревательных приборов: электроплит, утюгов, кипятильников, обогревателей.

Ответ: Нагревание проводника при прохождении по нему электрического тока (закон Джоуля-Ленца).

6. Химические и ядерные реакции

Многие процессы сопровождаются выделением энергии, которая приводит к нагреву окружающих веществ. К ним относятся экзотермические химические реакции, самой известной из которых является горение (дров, газа, угля). Также огромное количество теплоты выделяется в ходе ядерных реакций, например, при делении ядер урана в ядерных реакторах или в ходе термоядерного синтеза на Солнце.

Ответ: Нагревание в результате выделения энергии при химических (например, горение) или ядерных реакциях.

Для чего используют нагревание?

Решение

Нагревание — это процесс передачи тепла телу, в результате которого увеличивается его внутренняя энергия. Это один из наиболее фундаментальных и широко используемых процессов в природе, быту и промышленности. Нагревание используют для множества целей, которые можно сгруппировать по областям применения.

В быту:
- Приготовление пищи: варка, жарка, выпечка и другие методы термической обработки изменяют физические и химические свойства продуктов, делая их безопасными, усвояемыми и вкусными.
- Обогрев жилья: системы отопления (центральное отопление, камины, обогреватели) повышают температуру воздуха в помещениях для создания комфортных условий в холодное время года.
- Нагрев воды: горячая вода необходима для гигиенических процедур, стирки и уборки.
- Сушка: нагревание ускоряет процесс испарения влаги, что используется для сушки белья, волос (феном), а также продуктов для длительного хранения.
- Глажка одежды: утюг использует тепло для разглаживания складок на ткани.

В промышленности:
- Металлургия: нагрев является основой металлургических процессов. Его используют для выплавки металлов из руд (например, в доменных печах), для литья, а также для термической обработки (закалка, отжиг, отпуск) с целью придания металлам и сплавам необходимых свойств (прочности, пластичности, твёрдости).
- Химическая промышленность: многие химические реакции требуют определённой температуры для их запуска и поддержания необходимой скорости. Нагревание используется в процессах синтеза, крекинга, перегонки (дистилляции) для разделения смесей на компоненты (например, при переработке нефти).
- Энергетика: на тепловых и атомных электростанциях воду нагревают до состояния пара высокого давления. Этот пар вращает турбины, которые приводят в движение электрогенераторы, вырабатывающие электрический ток.
- Производство материалов: для производства стекла, керамики, цемента, кирпича требуется обжиг исходного сырья при высоких температурах.
- Соединение материалов: такие процессы, как сварка, пайка и ковка, основаны на нагреве металлов до пластического или расплавленного состояния для их соединения или придания нужной формы.

В науке и медицине:
- Стерилизация: нагреванием до высоких температур уничтожают микроорганизмы. Этот принцип используется для стерилизации медицинских инструментов (в автоклавах) и для консервации продуктов (пастеризация, стерилизация).
- Проведение экспериментов: в лабораториях нагревание необходимо для изучения свойств веществ при различных температурах, для ускорения реакций и для проведения анализа.
- Медицинские процедуры: в физиотерапии применяется контролируемый нагрев (термотерапия) для лечения некоторых заболеваний, снятия мышечных спазмов и уменьшения боли.

Таким образом, нагревание является ключевым процессом, обеспечивающим как базовые потребности человека, так и функционирование сложных технологических систем.

Ответ: Нагревание используют для широкого спектра задач: в быту (приготовление пищи, обогрев, нагрев воды), в промышленности (выплавка металлов, производство энергии и материалов, химический синтез) и в науке/медицине (стерилизация, проведение экспериментов, терапия). Основная цель нагревания — изменить температуру, физическое состояние или химические свойства вещества для достижения желаемого результата.